DE3104500C2

DE3104500C2 - Mehrfach-Drehimpulsgeber

Info

Publication number: DE3104500C2
Application number: DE19813104500
Authority: DE
Inventors: Günter 1000 Berlin Doege
Original assignee: Huebner Elektromaschinen GmbH
Current assignee: Baumer Huebner GmbH
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE3104500A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrfach-Drehimpulsgeber, bei welchem auf einer rotierenden Scheibe in einer Kreisbahn angebrachte, im wesentlichen in radialer Richtung verlaufende Markierungen jeweils von Lichtschrankenpaaren abgetastet werden, die auf einem vorgebbaren und veränderbaren Winkelabstand voneinander ortsfest angeordnet sind und jeweils zwei Lichtschranken aufweisen, deren Verbindungslinie gegenüber der Richtung der Markierungen eine Neigung aufweist, welche eine Phasenverschiebung von etwa 180 Grad zwischen den beiden Ausgangssignalen eines Lichtschrankenpaares gewährleistet.

Bei einem derartigen Mehrfach-Drehimpulsgeber ist es üblich, die beiden Lichtschranken eines Paares so anzuordnen und/oder durch eine Schlitzmaske in der Weise abzudecken, daß die beiden Lichtschranken beim Durchgang einer Markierung durch das Lichtschrankenpaar nicht gleichzeitig ansprechen. Es wird vielmehr die Richtung der Schlitze in einer Schlitzmaske gegenüber der Ausdehnung einer Markierung um einen solchen Winkel geneigt, daß sich im Ausgangssignal der beiden Lichtschranken eines Lichtschrankenpaares eine Phasenverschiebung von 180 Grad ergibt. Dadurch entstehen praktisch hinsichtlich er Polarität gegenläufige Ausgangssignale, deren Verlauf und deren Amplitude im wesentlichen zwar den gleichen Absolutwert aufweisen, wobei jedoch die Signale stets entgegengesetzt gepolt sind. Auf diese Weise ist die Voraussetzung dafür geschaffen, Fehler im Ausgangssignal, die aus der zugehörigen elektronischen Schaltung stammen können, praktisch vollständig zu kompensieren. Das Ausgangssignal des Lichtschrankenpaares insgesamt wird auf diese Weise unabhängig von Änderungen oder Alterungserscheinungen in den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen der zugehörigen Schaltung.

Es ist gemäß dem Stand der Technik üblich, die erforderliche Neigung der Schlitze in der Schlitzmaske gegenüber den Markierungen dadurch fest und unveränderbar einzustellen, daß eine Verklebung oder eine ähnliche Befestigung verwendet wird.

Weiterhin ist es grundsätzlich bekannt, wenigstens zwei Paare von Lichtschranken dazu zu verwenden, um beispielsweise die Drehrichtung eines Drehimpulsgebers erkennen zu können. Zu diesem Zweck wird eine vorgebbare Phasenverschiebung zwischen den beiden Ausgangssignalen der Impulsgeberpaare eingestellt. Beispielsweise können durch eine entsprechende Impulsformerschaltung Rechteckimpulse als Ausgangssignale erzeugt werden, und es kann eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Ausgangssignalen der beiden Lichtschrankenpaare von 90 Grad eingestellt werden. In Abhängigkeit von den jeweiligen gerätetechnischen Erfordernissen und insbesondere unter Berücksichtigung der Abstände zwischen den einzelnen Markierungen auf der rotierenden Scheibe müssen in bezug auf die vorgegebene Phasenverschiebung enge Toleranzen eingehalten werden. Genauigkeiten bei der Einstellung des Abstandes zwischen zwei benachbarten Impulspaaren bis zu einem Hundertstel Millimeter sind nicht ungewöhnlich.

Bei entsprechend hohen Anforderungen an die Fehler-Kompensation zwischen den beiden Ausgangs-

Signalen eines einzelnen Lichtschrankenpaares ebenso wie an die Einhaltung einer vorgegebenen Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen benachbarter Lichtschrankenpaare erweisen sich die bisher bekannten Einrichtungen nicht für alle Anwendungsfalle als voll 5 befriedigend.

Bei einer Einrichtung zum Überprüfen und Justieren \on berührungslos arbeitenden Drehmoment-Meßeinrichtungen ist es bekanntgeworden — s. die DE-OS 24 35 709 — z. B. zwei Impulsgeber auf einem '< > gemeinsamen Träger anzuordnen, der um den gemeinsamen Welleristrang schwenkbar ist. Aus der zeitlichen Verschiebung eines der zugeordneten Signale der beiden Impulsgeber kann auf das Drehmoment zwischen der antreibenden und der angetriebenen i^r> Welle geschlossen werden. Hier will man lediglich eine Einrichtung schaffen, mit deren Hilfe die Überprüfung und Justierung an sich bekannter Drehmoment-Meßeinrichtungen möglich ist.

Eine weitere Vorrichtung, hier zum optischen Abtasten der Drehzahl eines umlaufenden Bauelementes, beispielsweise eines Fahrzeugrad es, ist in der DE-OS 24 04 081 beschrieben. Vorgesehen sind ein Lichtsender und ein Lichtempfänger. Beide sind in einem Halter angeordnet, der sich radial zu einer -5 perforierten oder gezahnten Scheibe verstellen läßt, um die Verzögerungszeiten von Fototransistoren zu kompensieren und Spannungsimpulse und O-Spannungsimpulse von identischer Dauer zu erhalten. Dabei sind die Abtastglieder sowohl schwenk- als auch verschiebbar ^!" angeordnet. Mit dieser einen Vorrichtung will man die Möglichkeit schaffen, eine Zweifachabtastung zu erreichen, die Licht- und Dunkelimpulse von exakt gleicher Dauer erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ^ Mehrfach-Drehimpulsgeber der einleitend genannten Art zu schaffen, welcher bei besonders geringen Anforderungen an den gerätetechnischen und/oder arbeitstechnischen Aufwand bei der Justierung eine außerordentlich hohe Genauigkeit des Ausgangssignals ermöglicht.

Es soll gemäß der Erfindung insbesondere im Hinblick auf nachträgliche Änderungen, die sich im Gebrauch ergeben, eine einfache Handhabung gewährleistet sein, ohne dadurch Meßgenauigkeit zu verlieren. ^v>

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die beiden Lichtschranken eines Lichtschrankenpaares jeweils gemeinsam auf einer in bezug auf die Richtung der Markierungen schwenkbar angeordneten Halterung angebracht sind und daß wenigstens eine der >° Halterungen in einer in der Richtung der Kreisbahn verlaufenden Führungseinrichtung verschiebbar gehalten ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Führungseinrichtung schwenkbar gelagert ist. ⁵'

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Führungseinrichtung ein in bezug auf die rotierende Scheibe im wesentlichen radial verlaufendes Langloch aufweist, durch welches eine mit einer ortsfesten Gewindebohrung im Eingriff stehende Arretierschraube hindurchgeführt ist.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß nicht nur der Abstand zwischen zwei Lichtschrankenpaaren leicht, schnell und ohne besonderes manuelles Geschick verändert werden kann. ^h5 sondern zu den gleichen Bedingungen auch die Neigung der Wirkungslinie eines einzelnen Lichtschrankenpaaros im Hinblick auf eine optimale Fehlcrkomoensalion bequem eingestellt werden kann. Dabei ist gemäß der Erfindung zugleich sichergestellt, daß zunächst die Einstellung der Neigung der Schlitzmasken vorgenommen und abgeschlossen werden kann, während anschließend der Abstand zwischen den beid.;n Lichtschrankenpaaren auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann, ohne daß dadurch- die zuvor durchgeführte Einstellung in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird. Dadurch ist gewährleistet, daß ohne besonderes manuelles Geschick in zwei aufeinander folgenden Arbeitsgängen eine optimale Einstellung herbeigefüh^rt werden kann.

Da zwischen benachbarten Lichschrankenpaaren stets nur im Verhältnis zu der gesamten Kreisbahn ein sehr geringer Verstellweg erforderlich ist, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Führungseinrichtung aus einer geradlinigen Führungsschiene gebildet ist. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, daß die Führungsschiene einen rechteckigen oder im Hinblick auf eine möglichst spielfreie Führung einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Der Fehler, welcher sich rein theoretisch dadurch ergibt, daß die Abstandsänderung zwischen zwei benachbarten Lichtschrankenpaaren anstatt auf einer Kreisbahn geradlinig vorgenommen wird, ist praktisch vernachlässigbar.

Eine besonders vorteilhafte Verstellmöglichkeit ergibt sich dadurch, daß die Halterung ein in Umfangsrichlung verlaufendes Langloch aufweist, durch weiches jeweils eine Arretierschraube hindurchgeführt ist. Mit Hilfe des Langloches läßt sich die gewünschte Neigung der Schlitzrichtung in der Schiitzmaske bequem einstellen.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sieht weiterhin vor, daß die nicht in einer Führungseinrichtung gehaltene Halterung einen Schwenklagerzapfen aufweist, der mit einer ortsfesten Lagerbohrung im Eingriff steht.

Es genügt grundsätzlich, wenn eine der beiden Halterungen auf einer Führungseinrichtung angeordnet ist, während die andere lediglich in einem Lagerzapfen verschwenkbar gehalten ist.

Wenn jedoch ein besonders großer Verstellweg zwischen benachbarten Lichtschrankenpaaren erwünscht ist, kann auch grundsätzlich die Anordnung derart getroffen sein, daß beide Halterungen auf einer Führungseinrichtung angeordnet sind.

Eine besonders vorteilhafte gerätetechnische Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ergibt sich dadurch, daß die Halterung , als Kunststoffblock ausgebildet ist, in welchen ein Schwenklagerzapfen aus Metall eingesetzt ist.

Um den erfindungsgemäßen Drehimpulsgeber gegen Erschütterungen, Wärmedehnungen und sonstige Umwelteinflüsse besonders gut zu schützen, so daß zwischen den einzelnen Lichtschranken möglichst keinerlei Abstandsänderungen auftritt, kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Halterungen auf ihrer einen Seite an einer gemeinsamen ortsfesten Platte anliegen und daß auf der von der Platte abgewandten Seite eine zur mechanischen Stabilisierung dienende Brücke vorhanden ist.

Vorzugsweise kann die Brücke aus einem mittels der Arretierungsschrauben verklemmbaren Bügel gebildet sein.

Die Erfindung bietet nicht nur den erheblichen Vorteil, eine in ihrer Handhabung besonders einfache, praktisch universelle Einstcllmöglichkeit zur Verfügung zu haben, es wird vielmehr zugleich auch eine

erstaunlich robuste Anordnung geschaffen, die auch über längere Betriebszeiten und unter besonders harten Einsatzbedingungen eine außerordentlich hohe Meß- und Regelgenauigkeit ermöglicht.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise -, anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 einen schematischen Teilgrundriß eines erfindungsgemäßen Drehimpulsgebers,

Fig. 2 einen Grundriß einer Halterung für ein Lichtschrankenpaar, κι

F i g. 3 einen Schnitt durch die in der F i g. 2 dargestellte Halterung,

Fig.4 einen schematischen Grundriß eines aus der Fig. 1 ersichtlichen Bügels zwischen benachbarten Halterungen für Lichtschrankenpaare und

Fig. 5 einen schematischen Grundriß einer Führungseinrichtung für eine Halterung eines Lichtschrankenpaares.

Gemäß der Darstellung in der Fig. 1 sind auf einer Platte 22, die ortsfest angeordnet ist, Halterungen 12 und 13 angebracht, die jeweils ein Lichtschrankenpaar aufnehmen. In der Halterung 12 sind innerhalb einer öffnung 25 zwei schematisch dargestellte Lichtschranken 10a und iOb angeordnet. Die beiden Lichtschranken bilden ein Lichtschrankenpaar. Die Lichtsender und die Lichtempfänger sind jeweils beiderseits eines aus der F i g. 3 ersichtlichen Schlitzes 24 angeordnet, so daß die Lichtschranken durch Markierungen unterbrochen werden können, welche auf einer (nicht dargestellten) rotierenden Scheibe angebracht sind, die mit ihrem Umfangsbereich in den Schlitz 24 der Halterung 12 gemäß F i g. 3 hineinragt.

In der Halterung 13 sind in entsprechender Weise eine Lichtschranke 11a und eine Lichtschranke üb innerhalb einer öffnung 26 vorhanden. Innerhalb der beiden öffnungen 25 und 26 sind übliche Schlitzmasken vorgesehen.

Die beiden Halterungen 12 und 13 weisen in ihrem rsdis! äußeren Bereich jeweils ein Langioch 18 bzw. !9 auf. Für die Halterung 12 sind das Langloch 18 ebenso wie die Öffnung 25 in der F i g. 2 besonders deutlich dargestellt.

In einer aus der Fig.3 ersichtlichen Ausnehmung 27 ist die Führungsschiene einer Führungseinrichtung 14 angeordnet. Diese Führungseinrichtung 14, die im Grundriß vollständig in der F i g 5 veranschaulicht ist, weist ein im wesentlichen in bezug auf die rotierende Scheibe und die auf einer Kreisbahn auf der Scheibe angeordneten Markierungen radiales Langloch 15 auf.

Gemäß der Darstellung in der F i g. 3 ist die so Halterung 12 mit einem Lagerzapfen 17 ausgestattet, welcher in eine entsprechende Lagerbohrung der Platte eingreift

Eine in der F i g. 4 im Grundriß schematisch dargestellte Brücke, die gemäß der Zeichnung als Bügel 23 ausgebildet ist, überbrückt die beiden Halterungen 12 und 13.

Arretierschrauben 20 und 21 sind jeweils durch eine entsprechende öffnung in dem Bügel 23 und anschließend durch das Langloch 18 bzw. 19 in der Halterung 12 bzw. 13 hindurchgeführt und stehen mit der Platte 22 im Eingriff. In entsprechender Weise kann die Führungseinrichtung 14 mittels der durch das Langloch 15 hindurchgeführten Arretierschraube 16, welche mit der Platte 22 im Eingriff steht, festgelegt werden.

Um eine vorgegebene Einstellung herbeizuführen, ist folgendermaßen zu verfahren: Nachdem die Arretierschrauben 18 und 21 sowie die Arretierschraube 16 gelöst sind, kann zunächst die Halterung 12 um den Schwenkzapfen 17 in eine solche Richtung geschwenkt werden, daß die Wirkungslinie zwischen den Lichtschranken 10a und 106 bzw. die Richtung der Schlitze in der Schlitzmaske so eingestellt sind, daß die angestrebte Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen der beiden Lichtschranken 10a und 10Zj von praktisch 180 Grad erreicht ist. Die Halterung 12 kann in der gewünschten eingestellten Position durch Festziehen der Arretierschraube 20 fixiert werden.

Die Halterung 13, welche keinen Schwenkzapfen aufweist, kann in entsprechender Weise in die gewünschte Neigungslage gebracht werden, in welcher die angestrebte Fehlerkompensation herbeigeführt ist. Dabei kann die Führungseinrichtung 14 in dem Langloch 15 gegenüber der Arretierschraube 16 verschoben werden. Durch Festziehen der Arretierschraube 16 wird die Halterung 13 insoweit fixiert, daß die eingestellte Neigung der Schlitzmaske in bezug auf die Markierungen auf der rotierenden Scheibe unveränderbar festgelegt ist

Nachdem für beide Lichtschrankenpaare zunächst getrennt und unabhängig voneinander die gewünschten Neigungswinkel im Hinblick auf die Fehlerkompensation eingestellt sind und die Halterungen 12 und 13 arretiert sind, kann die Haiterung 13 entlang der Führungsschiene der Führungseinrichtung 14 in der Weise verschoben werden, daß der Abstand zwischen den beiden Halterungen 12 und 13 auf einen Wert gebracht wird, welcher der angestrebten Phasenverschiebung zwischen den entsprechenden Ausgangssignalen entspricht Wenn anschließend auch die Arretierschraube 21 festgezogen wird, ist die gesamte Anordnung gebrauchsfertig eingestellt

Natürlich könnte zur Erreichung eines größeren Verstellweges auch die Halterung 12 anstatt mit einem Lagerzapfen mit einer entsprechenden Führungseinrichtung ausgestattet sein. Insbesondere bei einer verhältnismäßig groben Teilung der rotierenden Scheibe kann es vorteilhaft sein, mit zwei Führungseinrichtungen für benachbarte Lichtschrankenpaare einen besonders großen Verstellweg zu erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche: 3Ϊ 04

1. Mehrfach-Drehimpulsgeber, bei welchem auf einer rotierenden Scheibe in einer Kreisbahn angebrachte, im wesentlichen in radialer Richtung verlaufende Markierungen jeweils von Lichtschrankenpaaren abgetastet werden, die auf einem vorgebbaren und veränderbaren Winkelabstand voneinander ortsfest angeordnet sind und jeweils zwei Lichtschranken aufweisen, deren Verbindungslinie gegenüber der Richtung der Markierungen eine Neigung aufweist, welche eine Phasenverschiebung von etwa 180 Grad zwischen den beiden Ausgangssignalen eines Lichtschrankenpaares gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtschranken (10a, iOtr, 11a, Uh) eines Lichtschrankenpaares jeweils gemeinsam auf einer in bezug auf die Richtung der Markierungen schwenkbar angeordneten Halterung (12,13) angebracht sind und daß wenigstens eine (13) der Halterungen (12, 13) in einer in der Richtung der Kreisbahn verlaufenden Führungseinrichtung (14) verschiebbar gehalten ist.

2. Drehimpulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (14) schwenkbar gelagert ist.

3. Drehimpulsgeber nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (14) ein in bezug auf die rotierende Scheibe im wesentlichen radial verlaufendes Langloch (15) aufweist, durch welches eine mit einer ortsfesten Gewindebohrung im Eingriff stehende Arretierschraube (16) hindurchgeführt ist.

4. Drehimpulsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsein- -SS richtung aus einer geradlinigen Führungsschiene gebildet ist.

5. Drehimpulsgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene einen rechteckigen Querschnitt aufweist. ίο

6. Drehimpulsgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.

7. Drehimpulsgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (12,13) ein in Umfangsrichtung verlaufendes Langloch (18,19) aufweist, durch welches jeweils eine Arretierschraube (20,21) hindurchgeführt ist.

8. Drehimpulsgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht in einer Führungseinrichtung (14) gehaltene Halterung (12) einen Schwenklagerzapfen (17) aufweist, der mit einer ortsfesten Lagerbohrung im Eingriff steht.

9. Drehimpulsgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (12, 13) als Kunststoffblock ausgebildet ist, in welchen ein Schwenklagerzapfen (17) aus Metal! eingesetzt ist.

10. Drehimpulsgeber nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (12, 13) auf ihrer einen Seite an einer gemeinsamen ortsfesten Platte (22) anliegen und daß auf der von der Platte (22) abgewandten Seite eine zur mechanischen Stabilisierung dienende Brücke vorhanden ist.

11. Drehimpulsgeber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke aus einem mittels der Arretierschrauben (20, 21) verklemmbaren Bügel (23) gebildet ist